SKKN PHÂN LOẠI và PP GIẢI NHANH BT về NHÔM và hợp CHẤT của NHÔM

Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM Người thực hiện: TRẦN THỊ THU HIỀN Có đính kèm: Các

TRUNG TÂM HỌC LIỆU HÓA HỌC TRỰC TUYẾN

http://HOAHOC.edu.vn ─ http://LUUHUYNHVANLONG.com

“Học Hóa bằng sự đam mê”

Thầy LƯU HUỲNH VẠN LONG

(Giảng viên Trường ĐH Thủ Dầu Một – Bình Dương)

TUYỂN CHỌN VÀ GIỚI THIỆU

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐẠT GIẢI CÁC CẤP MÔN

HÓA HỌC 12

KHÔNG tức giận vì muốn biết thì KHÔNG gợi mở cho

KHÔNG bực vì KHÔNG hiểu rõ được thì KHÔNG bày vẽ cho

Khổng Tử

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh – Biên Hòa

Mã số:

(Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Người thực hiện: TRẦN THỊ THU HIỀN

Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN

Năm học: 2012 – 2013

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 02

+ Phương pháp dạy học giúp học sinh có phương pháp tự học tốt bộ môn Hóa học – Năm học 2010 – 2011

+ Phương pháp giải nhanh bài toán hóa học – Phương pháp bảo toàn điện tích – Năm học 2011 – 2012

Điện thoại

E-mail:

0945953432 Thuhien@nhc.edu.vn

MỤC LỤC

II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1

2

IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG 30

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Tóm tắt đề tài:

Đề tài phân loại và đưa ra phương pháp giải nhanh một số dạng bài

toán trắc nghiệm về nhôm và hợp chất của nhôm, cùng với những ví dụ minh họa có hướng dẫn cách giải nhanh và bài tập tự luyện

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hóa học là môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm nên đa số học sinh rất thích, nhưng đối với những em không biết cách học thì môn Hóa học là một

môn học rất khó Theo phân phối chương trình của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo số

tiết luyện tập và ôn tập lại hơi ít so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh

Bên cạnh đó, theo yêu cầu đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan đòi hỏi học sinh trong một thời gian rất ngắn (trung bình 1,5 đến 1,8 phút/câu) phải làm xong một bài tập Vì vậy, học sinh phải nắm vững kiến thức và vận dụng một cách nhuần nhuyễn, linh hoạt để trong thời gian ngắn nhất tìm ra đáp án của bài toán nhưng các em thường giải một bài toán Hóa học rất dài dòng, nặng nề về mặt toán học, thậm chí không giải được vì bài toán quá nhiều ẩn số Do đó nếu được giáo viên hướng dẫn cách nhận dạng, phân loại và lựa chọn phương pháp giải phù hợp sẽ giúp các em tiết kiệm thời gian, tìm

ra đáp án nhanh chóng, giải được nhiều dạng bài tập hơn

Qua thực tế giảng dạy ở một số lớp 12, tôi nhận thấy nhiều em học sinh vẫn còn rất lúng túng trong việc giải các bài toán về nhôm và hợp chất của nhôm Các

em không biết cách nhận dạng, phân loại bài toán và thường sử dụng cách giải truyền thống là viết và tính toán theo phương trình hoá học, nên mất rất nhiều thời gian để giải quyết một bài toán

Với những lý do nêu trên, tôi đã nghiên cứu và thực hiện đề tài:

“PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG

BÀI TOÁN VỀ NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM”

Sau đây tôi xin trình bày những kinh nghiệm mà bản thân tích lũy được

II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận của đề tài

Hiện nay trong chương trình hóa học số tiết để giải bài tập rất ít, trong các giờ luyện tập, giáo viên chỉ ôn tập kiến thức về lí thuyết và hướng dẫn các em giải một

số bài tập sách giáo khoa, mặc dù nhiều tài liệu cũng có đưa ra các bài tập trắc nghiệm và có thể cả lời giải, nhưng thường hạn chế ở một số ít dạng bài tập Do đó cách giải bài tập bằng phương pháp trắc nghiệm còn nhiều bỡ ngỡ đối với học sinh, thường các em giải theo phương pháp truyền thống nên rất dài và tốn thời gian Do

đó, việc phân loại và hướng dẫn cách giải các dạng bài tập trắc nghiệm nói chung

và phần về nhôm và hợp chất của nhôm nói riêng là rất cần thiết, giúp học sinh biết phân dạng và nắm phương pháp giải, từ đó có thể tự ôn luyện kiến thức và vận dụng kiến thức để giải các bài tập và đạt được điểm cao trong các kỳ thi sắp tới

Mục đích và nhiệm vụ của đề tài:

- Trình bày một số dạng bài tập trắc nghiệm về nhôm và hợp chất của nhôm; hướng dẫn giải chúng bằng phương pháp ngắn gọn, dễ hiểu

- Học sinh nắm được cách phân loại và phương pháp giải một số dạng bài tập trắc nghiệm về nhôm và hợp chất của nhôm, giúp các em có thể chủ động phân loại và vận dụng các cách giải để nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm mà không còn bỡ ngỡ như trước đây Qua đó sẽ góp phần phát triển tư duy, nâng cao tính sáng tạo và tạo hứng thú học tập môn Hóa Học của học sinh

Đề tài này dựa trên cơ sở:

- Những bài tập liên quan đến nhôm và hợp chất của nhôm

- Những phương pháp giải nhanh được áp dụng trong đề tài như: phương pháp bảo toàn điện tích, bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, …

2 Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài

Để giúp học sinh giải được các bài toán về nhôm và hợp chất của nhôm một cách nhanh chóng, tôi xin đưa ra 8 dạng bài tập cụ thể:

- Dạng 1: Nhôm tác dụng với phi kim

- Dạng 2: Nhôm tác dụng với axit

- Dạng 3: Nhôm tác dụng với dung dịch muối

- Dạng 4: Nhôm tác dụng với dung dịch kiềm

- Dạng 5: Phản ứng nhiệt nhôm

- Dạng 6: Muối Al3+ tác dụng với dung dịch OH–

- Dạng 7: Muối aluminat (AlO2

-) tác dụng với dung dịch axit

- Dạng 8: Điện phân nóng chảy Al2O3 để điều chế nhôm

Mỗi dạng đều đưa ra phương pháp giải và những ví dụ minh họa có hướng dẫn giải ngắn gọn và dễ nhớ

Hệ thống bài tập tổng hợp để các em tự ôn luyện, phân loại và vận dụng phương pháp hợp lý để giải chúng một cách nhanh nhất, qua đó giúp các em nắm

Một số phương pháp giải và các dạng bài tập cụ thể

2.1 Dạng 1: Nhôm tác dụng với phi kim

Phương pháp giải:

Áp dụng các định luật bảo toàn:

 Định luật bảo toàn electron: ne cho = ne nhận

 Định luật bảo toàn điện tích:

- Trong dung dịch:

Vì dung dịch trung hòa về điện nên:

số mol điện tích ion dương = số mol điện tích ion âm

- mmuối khan (hoặc chất rắn khan) trong dung dịch = mcác ion tạo muối (hoặc tạo chất rắn) đó

 Định luật bảo toàn khối lượng,

Ví dụ 1: Đốt Al trong bình khí Cl2, sau phản ứng thấy khối lượng chất rắn trong bình tăng 7,1 gam Khối lượng Al đã tham gia phản ứng là

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm x mol Al và 0,3 mol Mg phản ứng vừa đủ với hỗn hợp

Y gồm y mol Cl2 và 0,4 mol O2 thu được 64,6 gam hỗn hợp chất rắn khan Giá trị của x là

2.2 Dạng 2: Nhôm tác dụng với axit

a Kiểu 1: Nhôm tác dụng với axit HCl, H 2 SO 4 loãng tạo muối và giải phóng H 2

 Nếu đề cho hỗn hợp nhôm và kim loại khác thì

 Kim loại trước H + Axit HCl, H2SO4 loãng → Muối có hóa trị thấp + H2

 Kim loại đứng sau hidro thì không phản ứng với HCl và H2SO4 loãng

 3n Al + hóa trị của kim loại.n KL pư = 2.

 3.nAl pư = 2.

2

H

n

 Kết hợp thêm định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng,

Ví dụ 4: Cho m gam nhôm tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 5,04 lít khí (đktc) Giá trị của m là

Ví dụ 5: Cho 5,1 gam hỗn hợp Al và Mg tác dụng với dung dịch HCl dư thu

được 2,8 lít khí (đktc) Cô cạn dung dịch thu được muối khan có khối lượng là

Ví dụ 6: Cho 7,68 gam hỗn hợp X gồm Mg và Al và 400 ml dung dịch Y gồm

HCl 1M và H2SO4 0,5M Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 8,512 lít khí (ở đktc) Biết trong dung dịch, axit H2SO4 phân li hoàn toàn thành các ion H+ và

 Áp dụng định luật bảo toàn electron:

Hóa trị cao nhất của kim loại.nKL pư = 6.nS + 2.nSO2+ 8.nH2S

Hóa trị cao nhất.nKL pư =

n

 mmuối nitrat = mKL pư + 62.necho (hay enhân)+ 80.

3

4 NO NH

 nHNO3phản ứng = 2.nNO2+ 4.nNO + 12.nN2+ 10.nN2O+ 10.nNH4NO3

 nH2SO4phản ứng = 4.nS + 2.nSO2+ 5.nH2S

Chú ý:

 Al, Fe, Cr bị thụ động trong HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội

 Au, Pt không phản ứng với H2SO4 đặc và HNO3

Ví dụ 8: Hoà tan m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng chỉ thu được hỗn hợp khí gồm 0,015 mol N2O và 0,01 mol NO (không còn sản phẩm khử nào khác) Giá trị của m là

8.0,138



x1,104

Phương pháp giải:

 Phản ứng tuân theo quy tắc :

Chất oxi hóa mạnh + chất khử mạnh → chất oxi hóa yếu + chất khử yếu

 mKL (chất rắn) tăng = mKL bám vào – mKL tan ra = mdung dịch giảm = mchất tan trong dung dịch giảm

 mKL (chất rắn) giảm = mKL bám vào – mKL tan ra = mdung dịch tăng = mchất tan trong dung dịch tăng

Chú ý:

 Kết hợp thêm định luật bảo toàn electron, bảo toàn khối lượng, …

Ví dụ 10: Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam Al và 5,6 gam Fe vào 550ml dung dịch

AgNO3 1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn Giá trị m là (biết thứ tự trong dãy thế điện hóa: Fe3+/Fe2+ đứng trước Ag+/Ag)

0,550,55.1

Ví dụ 11: Cho m1 gam Al vào 100ml dung dịch Cu(NO3)2 0,3M và AgNO3

0,3M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m2 gam chất rắn X Nếu cho m2 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thì thu được 0,336 lít khí H2

3

2.n

2.4 Dạng 4: Nhôm tác dụng với dung dịch kiềm

a Kiểu 1: Cho nhôm hoặc hỗn hợp Al và Al 2 O 3 tác dụng với dung dịch kiềm

Ví dụ 12: Cho bột nhôm tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được 6,72 lít

khí H2 (ở đktc) Khối lượng bột nhôm đã phản ứng là (Cho Al = 27)

Ví dụ 13: Cho 31,2 gam hỗn hợp bột Al và Al2O3 tác dụng với dung dịch NaOH

dư thoát ra 13,44 lít khí (đktc) Khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp đầu là

A 21,6 gam Al và 9,6 gam Al2O3 B 5,4 gam Al và 25,8 gam Al2O3

C 16,2 gam Al và 15,0 gam Al2O3 D 10,8 gam Al và 20,4 gam Al2O3



3

2 O Al

Trước hết: M (kim loại kiềm) + H2O → MOH + ½H2

Sau đó: Al + MOH + H2O → MAlO2 + 3/2H2

Chú ý:

 2Al → 3H2

+ Nếu nM = nMOH ≥ nAl  Al tan hết

+ Nếu nM = nMOH < nAl  Al chỉ tan một phần

+ Nếu chưa biết số mol của M và của Al, lại không có dữ kiện nào để khẳng định Al ta hết hay chưa thì phải xét hai trường hợp: dư MOH nên Al tan hết hoặc thiếu MOH nên Al chỉ tan một phần Đối với mỗi trường hợp ta lập hệ phương trình đại số để giải

+ Nếu bài cho hỗn hợp Al và Ca hoặc Ba thì quy về hỗn hợp kim loại kiềm

và Al bằng cách: 1Ca 2Na và 1Ba 2Na, rồi xét các trường hợp như trên

Ví dụ 14: Hoà tan m gam hỗn hợp X gồm Na và Al vào nước dư thu được V lít

khí Cũng hoà tan m gam hỗn hợp X trên vào dung dịch NaOH dư thì thu được

 Nếu hỗn hợp rắn sau phản ứng + NaOH → H2  Al dư

 Thường kết hợp thêm định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn electron

Ví dụ 16: Đun nóng một hỗn hợp gồm Al và 16 gam Fe2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H2 (đktc) Giá trị của V là

Hướng dẫn giải:

(mol);

0,1160

2

Theo định luật bảo toàn electron: 3nAl phản ứng = 6.n 0,6(mol)

Ví dụ 17: Đun nóng hỗn hợp bột X gồm 0,06 mol Al; 0,01 mol Fe3O4; 0,015

mol Fe2O3 và 0,02 mol FeO một thời gian Hỗn hợp Y thu được sau phản ứng được hoà tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư, thu được dung dịch Z Thêm dung dịch

NH3 đến dư vào Z, lọc kết tủa T, đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn Giá trị của m là

2

0,062

 Chọn đáp án D

2.6 Dạng 6: Muối Al 3+ tác dụng với dung dịch OH –

Al3+ + 3OH– → Al(OH)3  (1) Khi OH- dư: Al(OH)3 + OH– → AlO2tan + 2H2O (2)

n T

+ Nếu 3 < T < 4: Xảy ra (1) và (2), tạo hỗn hợp Al(OH)3  và AlO2

) (



 

AlO OH

Al

n n

n

+ Nếu T ≥ 4: Chỉ xảy ra (2) và chỉ tạo AlO2 (OH- dư nếu T > 4)

Khi đó:   3 

2 Al AlO n

n và m 0

3

Ví dụ 18: Rót 100 ml dung dịch NaOH 3,5M vào 100 ml dung dịch AlCl3 1M thu được m gam kết tủa Giá trị m là

Hướng dẫn giải:

Ta có: nNaOH = 0,1.3,5 = 0,35 (mol); n AlCl3= 0,1.1 = 0,1 (mol)

Ta giải bài tập này theo 2 cách để so sánh

Cách 1: Làm theo cách truyền thống

AlCl3 + 3NaOH  Al(OH)3 + 3NaCl Ban đầu: 0,1 0,35

Phản ứng: 0,1  0,3 0,1 0,3

Sau phản ứng: 0 0,05 0,1 0,3

Vì NaOH còn dư nên có tiếp phản ứng:

Ban đầu: 0,1 0,05

Phản ứng: 0,05  0,05  0,05

Sau phản ứng: 0,05 0 0,05

Vậy sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được:

0,05 mol Al(OH)3 và 0,05 mol NaAlO2

n T n

3

) (



 

AlO OH

Al

n n

Ví dụ 19: Cho 250 ml dung dịch KOH 4M tác dụng với 100 ml dung dịch

Al2(SO4)3 1M được dung dịch X Các chất tan có trong dung dịch X là

A K2SO4 và Al2(SO4)3 dư B K2SO4 và KOH dư

2 (SO ) Al

 = 5,0 > 4  Tạo AlO2 và OH– dư

 Dung dịch X có: K2SO4, KAlO2 và KOH dư

 Chọn đáp án D

Ví dụ 20: Dung dịch A chứa 16,8 gam NaOH cho tác dụng với dung dịch chứa

8,0 gam Fe2(SO4)3 Thêm tiếp vào đó 13,68 gam Al2(SO4)3 thu được 500ml dung

Đặc điểm bài toán:

- Biết số mol của một trong hai chất tham gia phản ứng và số mol kết tủa

- Yêu cầu tính số mol của chất tham gia phản ứng còn lại

* Biết số mol Al(OH)3 , số mol Al 3+ Tính lượng OH –

Vì từ Al3+ để tạo ra AlO2 thì xảy ra phương trình hóa học:

3 4

n nên có 2 trường hợp xảy ra

Nhưng để giá trị của Vdd NaOH lớn nhất ta chỉ xét trường hợp kết tủa Al(OH)3 bị tan một phần

3 3

 So sánh nOH  đê bài chovà nOH  trong kết tủa

OH cho

bài đê

n trong kết tủa thì kết tủa cực đại:

3

nn

3 3



OH cho

bài đê

2

-Al(OH) cho

bài đê OH AlO



2 3

OH– trong kết tủa thu được ở lần cuối cùng của bài

Ví dụ 23: Thêm 400ml dung dịch NaOH 1,5M vào 100 ml dung dịch AlCl3 thu được 15,6 gam kết tủa Nồng độ mol/lít của dung dịch AlCl3 là

nC

3

3

3

AlCl dd

Al AlCl

 Chọn đáp án A

Ví dụ 24: Thêm 0,6 mol NaOH vào dung dịch chứa x mol AlCl3 thu được 0,2 mol Al(OH)3 Thêm tiếp 0,9 mol NaOH thấy số mol của Al(OH)3 là 0,5 Thêm tiếp 1,2 mol NaOH nữa thấy số mol Al(OH)3 vẫn là 0,5 mol Giá trị của x là

Hướng dẫn giải:

(mol)2,7

1,20,90,6

 có tạo AlO2

(mol)0,34

3nn

2

Al(OH) OH



 n n n 0,5 0,3 0,8(mol)

2 3

 TN1: a mol Al3+ tác dụng với b mol OH– tạo x mol kết tủa

 TN2: a mol Al3+ tác dụng với 3b mol OH– tạo x mol kết tủa hoặc 2x mol kết

n-n

3 3

2

TN2: Cũng a mol Al2(SO4)3 tác dụng với 750ml dung dịch NaOH 1,2M thu

được m gam kết tủa

 TN2: Al3+ và OH– đều hết và có hiện tượng kết tủa bị hoà tan một phần

4

3nn

n-n

Al

AlO

3 -

3 3

n    

3 3

6,

15

n

3

 Chọn đáp án C

Ví dụ 27: Hòa tan hoàn toàn 15,6 gam hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong 500ml dung dịch NaOH 1M thu được 6,72 lít H2 (đktc) và dung dịch X Thể tích dung dịch HCl 2M cần cho vào X để thu được lượng kết tủa lớn nhất là

Hướng dẫn giải:

- Dung dịch X chứa các ion Na+; AlO2; OH-

- Áp dụng định luật bảo toàn điện tích, ta có:



Na OH

= 0,25 (lít)

 Chọn đáp án B

2.8 Dạng 8: Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 để điều chế nhôm

Phương pháp giải:

Điện phân nóng chảy Al 2 O 3:

 2Al2O3

(Criolit)

AlF Na dpnc, 3 6

 Các quá trình xảy ra trên điện cực:

n: số mol chất thu được ở điện cực (mol)

I: Cường độ dòng điện (A)

t: Thời gian điện phân (s)

a: Số electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận

 Các quá trình phụ xảy ra khi điện phân nóng chảy Al2O3:

C + O2 → CO2

C + CO2 → CO

 Hỗn hợp khí sinh ra là: CO, CO2, O2

Ví dụ 28: Nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân nhôm oxit nóng

chảy Khối lượng nhôm thu được sau 1 giờ điện phân nóng chảy nhôm oxit với cường độ dòng điện 5A và hiệu suất phản ứng đạt 100% là

Ví dụ 29: Khối lượng than chì cần dùng để sản xuất 0,54 tấn nhôm bằng phương

pháp điện phân nhôm oxit nóng chảy, biết rằng lượng khí oxi tạo ra ở cực dương

đã đốt cháy than chì thành hỗn hợp CO và CO2 có tỉ khối so với hidro sunfua là 1,176 là:

Hướng dẫn giải:

(kmol)20

27

0,54.1000